DE102021116244A1

DE102021116244A1 - Spring ramming device for rammers for soil compaction

Info

Publication number: DE102021116244A1
Application number: DE102021116244.0A
Authority: DE
Inventors: Johannes Beringer; Rudolf Berger
Original assignee: Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Current assignee: Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-12-29

Abstract

Es wird eine Federstampfvorrichtung für einen Stampfer zur Bodenverdichtung angegeben, mit einem Kurbeltrieb (7, 9), einem durch den Kurbeltrieb (7, 9) bewegbaren Pleuel (8), und mit einem mit dem Pleuel (8) verbundenen Kolben (16), der in einem Führungsrohr (14) linear hin und her bewegbar ist und eine Vorderseite (24) und eine Rückseite (25) aufweist, wobei die Vorderseite (24) und die Rückseite (25) des Kolbens (16) jeweils mit einem Federpaket (18, 19) in Kontakt steht, und wobei das Pleuel (8) und der Kolben (16) über ein Drehgelenk (17) miteinander verbunden sind.A spring tamping device for a tamper for soil compaction is specified, having a crank drive (7, 9), a connecting rod (8) which can be moved by the crank drive (7, 9), and a piston (16) connected to the connecting rod (8), which can be moved back and forth linearly in a guide tube (14) and has a front side (24) and a rear side (25), the front side (24) and the rear side (25) of the piston (16) each having a spring assembly (18 , 19) is in contact, and wherein the connecting rod (8) and the piston (16) are connected to each other via a rotary joint (17).

Description

Die Erfindung betrifft eine Federstampfvorrichtung für einen Stampfer zur Bodenverdichtung.The invention relates to a spring tamping device for a tamper for soil compaction.

Stampfer zur Bodenverdichtung werden häufig auch als Rüttelstampfer bezeichnet und weisen einen rotierenden Antrieb, z.B. einen Verbrennungs- oder Elektromotor auf, der ein Federstampfsystem mit einem Kurbelantrieb und einem Federsystem antreibt.Rammers for soil compaction are often also referred to as vibratory rammers and have a rotating drive, e.g. an internal combustion engine or an electric motor, which drives a spring ramming system with a crank drive and a spring system.

Üblicherweise weist ein Stampfer eine Obermasse auf, die im Wesentlichen durch den Antrieb (Motor und z.B. Kurbelantrieb) und weitere Komponenten gebildet wird, sowie eine mit der Obermasse über das Federstampfsystem gekoppelte und relativ zu der Obermasse hin und her bewegbare Untermasse, die die Bodenkontaktplatte bzw. den Stampffuß umfasst. Obermasse und Untermasse können z.B. zusätzlich noch durch einen Balg verbunden sein, der die Beweglichkeit der Komponenten zueinander zu lässt und das Innere, insbesondere den Kurbelantrieb und das Federsystem, vor dem Eindringen von Staub und Schmutz schützt.A rammer usually has an upper mass, which is essentially formed by the drive (motor and e.g. crank drive) and other components, as well as a lower mass which is coupled to the upper mass via the spring ramming system and can be moved back and forth relative to the upper mass, which forms the ground contact plate or .encloses the padfoot. The upper and lower masses can, for example, also be connected by a bellows, which allows the components to move relative to one another and protects the interior, in particular the crank drive and the spring system, from dust and dirt penetrating.

An der Obermasse kann eine Führungsvorrichtung, z.B. ein Führungsbügel, zum Führen des Stampfers durch einen Bediener angebracht sein. Dabei ist es möglich, zwischen der Obermasse und dem Führungshandgriff eine Schwingungsentkopplungsvorrichtung, z.B. in Form von Gummielementen, vorzusehen, damit die an der Obermasse herrschenden starken Schwingungen nicht unmittelbar in die Hände und Arme des Bedieners eingeleitet werden.A guiding device, for example a guiding bracket, can be attached to the upper mass for guiding the rammer by an operator. It is possible to provide a vibration decoupling device between the upper mass and the guide handle, e.g. in the form of rubber elements, so that the strong vibrations on the upper mass are not directly transmitted to the hands and arms of the operator.

Derartige Stampfer werden dabei typischerweise mittels eines drehenden Antriebs über einen Kurbeltrieb, ein Pleuel und ein doppeltwirkendes Federstampfsystem betrieben. Dazu ist in dem Federstampfsystem ein von dem Pleuel hin und her bewegbarer Kolben vorgesehen, an dessen beiden Seiten, also insbesondere oberhalb und unterhalb jeweils ein Federpaket anliegt. Das bei einer bestimmungsgemäßen senkrechten Gebrauchsstellung des Stampfers untere Federpaket wiederum ist an der Untermasse, insbesondere am Stampffuß befestigt, so dass die starre Hin- und Herbewegung des Kolbens in gedämpfter und gefederter Weise auf den Stampffuß übertragen werden kann, um die gewünschte Stampfbewegung zu erzeugen.Such tampers are typically operated by means of a rotating drive via a crank drive, a connecting rod and a double-acting spring tamping system. For this purpose, a piston that can be moved back and forth by the connecting rod is provided in the spring tamping system, and on both sides of which, ie in particular above and below, a spring assembly rests. The lower spring assembly when the rammer is in the intended vertical position of use is in turn attached to the lower mass, in particular to the tamping foot, so that the rigid reciprocating movement of the piston can be transmitted to the tamping foot in a damped and spring-loaded manner in order to generate the desired tamping motion.

Zur Übertragung der Kraft bzw. Bewegung des Pleuelendes auf die Federn ist es bekannt, einen starr mit dem Pleuel verbundenen, tellerförmigen Kolben vorzusehen (Tauchkolbenantrieb). Der Kolben und das Pleuel bilden somit ein Teil und sind nicht relativ zueinander beweglich, insbesondere nicht relativ zueinander verschwenkbar. Weitere Bauelemente zur Verbindung des Kolbens mit dem Pleuel sind nicht erforderlich.In order to transmit the force or movement of the end of the connecting rod to the springs, it is known to provide a plate-shaped piston rigidly connected to the connecting rod (plunger piston drive). The piston and the connecting rod thus form one part and cannot be moved relative to one another, in particular cannot be pivoted relative to one another. Additional components for connecting the piston to the connecting rod are not required.

Alternativ kann der Kolben auch im Rahmen eines Kreuzkopfkolbenantriebs geführt werden. Ein derartiger Kreuzkopfkolbenantrieb hat den Nachteil, dass der bauliche Aufwand höher ist als bei einem Tauchkolbenantrieb. Außerdem entsteht bei der Bewegung des in diesem Fall kürzeren Pleuels eine größere seitliche Reibung durch die Führung des Kreuzkopfes.Alternatively, the piston can also be guided as part of a crosshead piston drive. A crosshead piston drive of this type has the disadvantage that the structural complexity is higher than in the case of a plunger piston drive. In addition, when the connecting rod, which is shorter in this case, is moved, there is greater lateral friction due to the guidance of the crosshead.

Bei dem starr mit dem Pleuel verbundenen Kolben besteht der Nachteil, dass sich der Kolben in dem Führungsrohr des Stampffußes entsprechend der Bewegung des Pleuels geringfügig verkippt, so dass die an den Stirnseiten des Kolbens anliegenden Federn nicht planparallel gespannt werden. Vielmehr stehen die Anschlagflächen der Federenden jeweils in einem kleinen Winkel zueinander, was die Lebensdauer der Federn reduzieren kann. Zudem entstehen durch das Verkippen des Kolbens entweder höhere Reibkräfte (Klemmkräfte) oder die Außenfläche des Kolbens (Kontaktfläche zum zylinderartigen Führungsrohr) muss aufwendig sphärisch gestaltet sein.With the piston rigidly connected to the connecting rod, there is the disadvantage that the piston tilts slightly in the guide tube of the tamping foot according to the movement of the connecting rod, so that the springs applied to the end faces of the piston are not tensioned plane-parallel. Rather, the contact surfaces of the spring ends are each at a small angle to one another, which can reduce the service life of the springs. In addition, the tilting of the piston results in either higher frictional forces (clamping forces) or the outer surface of the piston (contact surface with the cylindrical guide tube) must be of complex spherical design.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federstampfvorrichtung für einen Stampfer zur Bodenverdichtung dahingehend zu verbessern, dass nur ein geringer Fertigungs- und Montageaufwand erforderlich ist, bei gleichzeitig verbesserten technischen Funktionen, die die oben beschriebenen Nachteile vermeiden.The invention is based on the object of improving a spring tamping device for a tamper for soil compaction in such a way that only low production and assembly costs are required, while at the same time improving technical functions that avoid the disadvantages described above.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Federstampfvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by a spring tamping device having the features according to claim 1. Advantageous refinements are specified in the dependent claims.

Es wird eine Federstampfvorrichtung für einen Stampfer zur Bodenverdichtung angegeben, mit einem Kurbeltrieb; einem durch den Kurbeltrieb bewegbaren Pleuel; und mit einem mit dem Pleuel verbundenen Kolben, der in einem Führungsrohr linear hin und her bewegbar ist und eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist; wobei die Vorderseite und die Rückseite des Kolbens jeweils mit einem Federpaket in Kontakt steht; und wobei das Pleuel und der Kolben über ein Drehgelenk miteinander verbunden sind.A spring tamping device for a tamper for soil compaction is specified, with a crank drive; a connecting rod that can be moved by the crank mechanism; and with a piston connected to the connecting rod, linearly reciprocable in a guide tube and having a front side and a rear side; the front and back of the piston being in contact with a spring pack, respectively; and wherein the connecting rod and the piston are connected to each other via a rotary joint.

Wie oben dargelegt, sind im Stand der Technik als Federstampfvorrichtung für Stampfer zwei Bauprinzipien bekannt, nämlich entweder eine starre Verbindung zwischen Pleuel und Kolben (Tauchkolben), also eine einstückige Lösung, oder ein Kreuzkopfkolbenantrieb, bei dem zusätzlich zu Pleuel und Kolben eine entsprechende lineare Führung des Pleuelendes und damit des Kolbens erforderlich ist. Erfindungsgemäß wird hingegen das Pleuel mit dem Kolben über ein Drehgelenk verbunden, so dass der Kolben relativ zu dem Pleuel verschwenkt werden kann, um nicht zwingend die Schwenkbewegungen des Pleuels nachvollziehen zu müssen.As explained above, two construction principles are known in the prior art as a spring ramming device for rammers, namely either a rigid connection between the connecting rod and piston (plunger piston), i.e. a one-piece solution, or a crosshead piston drive, in which, in addition to the connecting rod and piston, a corresponding linear guide of the connecting rod end and thus of the piston is required. According to the invention, however, the connecting rod with the Piston connected via a swivel joint, so that the piston can be pivoted relative to the connecting rod in order not necessarily to have to understand the pivoting movements of the connecting rod.

Als Kolbenvorderseite wird dabei die dem Pleuel abgewandte Seite des Kolbens verstanden. Bei der Kolbenrückseite soll es sich um die dem Pleuel zugewandte Seite des Kolbens handeln.The front side of the piston is understood to mean the side of the piston facing away from the connecting rod. The back of the piston should be the side of the piston facing the connecting rod.

Als Federpaket ist eine Federeinrichtung zu verstehen, die jeweils eine oder mehrere Federn aufweisen kann. Dabei können typischerweise eine Schraubenfeder oder auch mehrere ineinander verlaufende Schraubenfedern vorgesehen sein. Ebenso ist es auch denkbar, dass die Federeinrichtung ein Tellerfederpaket aufweist.A spring assembly is to be understood as meaning a spring device which can each have one or more springs. A helical spring or a plurality of helical springs running one inside the other can typically be provided. Likewise, it is also conceivable that the spring device has a set of disk springs.

Der Kolben kann an seiner Vorderseite und an seiner Rückseite jeweils eine Federauflagefläche aufweisen, an der der Kolben mit dem jeweiligen Federpaket in Kontakt steht. Die Federauflagefläche kann dabei z.B. plan sein, um einen flächigen Kontakt der Feder direkt am Kolben zu gewährleisten.The piston can have a spring contact surface on its front side and on its rear side, on which the piston is in contact with the respective spring assembly. The spring contact surface can be flat, for example, in order to ensure that the spring is in full contact with the piston.

Eine Drehachse des Drehgelenks kann in einem Bereich zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Kolbens angeordnet sein. Das bedeutet, dass die Drehachse des Drehgelenks nicht vor der Vorderseite oder hinter der Rückseite des Kolbens angeordnet ist, sondern zwischen Vorder- und Rückseite, also durch die Vorderseite und die Rückseite eingeschlossen wird. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau, da sich die Drehachse des Drehgelenks und damit auch das Drehgelenk selbst in den Kolben zwischen die beiden Federauflageflächen integrieren lassen. Die Drehachse und das Drehgelenk liegen somit nicht außerhalb des eigentlichen Kolbens, sondern im „Inneren“, wie später auch noch näher erläutert wird.A pivot axis of the pivot joint may be located in an area between the front and the back of the piston. This means that the axis of rotation of the swivel joint is not located in front of the front or behind the back of the piston, but is enclosed between the front and back, i.e. by the front and back. This enables a particularly compact design, since the axis of rotation of the swivel joint and thus also the swivel joint itself can be integrated into the piston between the two spring bearing surfaces. The axis of rotation and the swivel joint are therefore not outside the actual piston, but inside, as will be explained in more detail later.

Das Verhältnis zwischen dem Kolbendurchmesser und einer Kolbenhöhe, die durch den Abstand zwischen den Federauflageflächen an der Vorderseite und der Rückseite bestimmt ist, kann größer als 1 sein, insbesondere größer als 2, insbesondere größer als 5, insbesondere größer als 8, insbesondere größer als 10.The ratio between the piston diameter and a piston height, which is determined by the distance between the spring bearing surfaces at the front and the rear, can be greater than 1, in particular greater than 2, in particular greater than 5, in particular greater than 8, in particular greater than 10 .

Aus dem somit definierten Verhältnis ergibt sich, dass die Höhe des Kolbens im Bereich der Federnauflagen im Verhältnis zu seinem Durchmesser sehr gering ist. Der Kolben lässt sich damit fest tellerartig gestalten, unter Umständen mit einem sehr viel größeren Durchmesser als der Höhe. Dadurch kann eine sehr geringe Bauhöhe des Kolbens erreicht werden, die es wiederum ermöglicht, die Länge des Pleuels zu vergrößern.The ratio thus defined means that the height of the piston in the area of the spring supports is very small in relation to its diameter. The piston can thus be made firmly plate-like, possibly with a much larger diameter than the height. As a result, a very low overall height of the piston can be achieved, which in turn makes it possible to increase the length of the connecting rod.

Typische Abmessungen für den Kolbendurchmesser können in einem Bereich von 60 mm (für eher kleine Stampfer) bis 90 mm (für große Stampfer) liegen. Für die Kolbenhöhe haben sich Werte in einem Bereich von 6 bis 12 mm als geeignet erwiesen.Typical dimensions for the piston diameter can range from 60 mm (for rather small rammers) to 90 mm (for large rammers). Values in a range from 6 to 12 mm have proven to be suitable for the piston height.

Das Pleuel kann mit dem Kurbeltrieb über einem Kurbel-Drehgelenk gekoppelt sein, wobei eine Pleuellänge bestimmt ist durch den Abstand der Drehachsen des Kurbel-Drehgelenks und des Drehgelenks an der Verbindung des Pleuels mit dem Kolben (Kolben-Drehgelenk), und wobei die Pleuellänge wenigstens das 30-fache, insbesondere wenigstens das 50-fache, insbesondere wenigstens das 70-fache der Kolbenhöhe beträgt.The connecting rod can be coupled to the crank drive via a crank swivel joint, the length of the connecting rod being determined by the distance between the axes of rotation of the crank swivel joint and the swivel joint at the connection of the connecting rod to the piston (piston swivel joint), and the connecting rod length being at least is 30 times, in particular at least 50 times, in particular at least 70 times the piston height.

Als geeignet für die Pleuellänge hat sich ein Bereich von 430 mm bis 470 mm erwiesen.A range of 430 mm to 470 mm has proven to be suitable for the connecting rod length.

Die Pleuellänge wird somit durch den für die Bewegung des Pleuels maßgeblichen Abstand zwischen den beiden Drehachsen des Pleuels definiert. Die Pleuellänge ist im Verhältnis zur Kolbenhöhe sehr groß, so dass ein langes Pleuel realisiert werden kann. Ein langes Pleuel wiederum gewährleistet geringe Seitenkräfte auf den Kolben, so dass Reibungsverluste bei der Bewegung des Kolbens im Führungsrohr (Führungszylinder) reduziert werden können.The length of the connecting rod is thus defined by the distance between the two axes of rotation of the connecting rod, which is decisive for the movement of the connecting rod. The length of the connecting rod is very large in relation to the height of the piston, so that a long connecting rod can be used. A long connecting rod, in turn, ensures low lateral forces on the piston, so that friction losses when the piston moves in the guide tube (guide cylinder) can be reduced.

Für die Wirkung des Stampfwerks bzw. der Federstampfvorrichtung ist dabei auch die Kurbelwirkung von Bedeutung, die durch die Exzentrizität des Kurbeltriebs (Kurbelradius), also durch den Abstand des Kurbel-Drehgelenks von der Drehachse der Kurbel bzw. Kurbelscheibe bestimmt wird. In der Praxis hat sich hier ein Kurbelradius in einem Bereich von 20 bis 30 mm als geeignet erwiesen.For the effect of the tamping mechanism or the spring tamping device, the crank action is also important, which is determined by the eccentricity of the crank drive (crank radius), i.e. by the distance of the crank swivel joint from the axis of rotation of the crank or crank disk. In practice, a crank radius in a range from 20 to 30 mm has proven to be suitable.

Die Vorderseite und die Rückseite des Kolbens können zueinander parallele Ebenen aufweisen, wobei der Kolben bezüglich einer sich mittig zwischen den beiden parallelen Ebenen erstreckenden Symmetrieebene symmetrisch aufgebaut ist.The front side and the rear side of the piston can have mutually parallel planes, the piston being constructed symmetrically with respect to a plane of symmetry extending centrally between the two parallel planes.

Die Federauflageflächen können somit die parallelen Ebenen bilden. Durch den symmetrischen Aufbau des Kolbens lassen sich Kippmomente reduzieren bzw. vermeiden, so dass der Kolben zuverlässig im Führungsrohr bewegt werden kann.The spring bearing surfaces can thus form the parallel planes. Due to the symmetrical design of the piston, tilting moments can be reduced or avoided so that the piston can be moved reliably in the guide tube.

Dabei kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Drehachse des Drehgelenks derart positioniert wird, dass sie in der Symmetrieebene liegt. Auf diese Weise ist auch das Drehgelenk symmetrisch in den Kolben eingepasst, was den insgesamt symmetrischen Aufbau des Kolbens ermöglicht.It can also be advantageous if the axis of rotation of the swivel joint is positioned in such a way that it lies in the plane of symmetry. In this way, the swivel joint is also fitted symmetrically into the piston, which enables the overall symmetrical construction of the piston.

Das Drehgelenk kann einen Drehbolzen und eine an dem Kolben ausgebildete Bolzenaufnahme zum Aufnehmen des Drehbolzens aufweisen. Der Drehbolzen kann sich dabei insbesondere quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens (Haupt- bzw. Längsrichtung) durch die Bolzenaufnahme und ein entsprechendes Auge am Ende des Pleuels erstrecken, so dass die vom Pleuel auf den Kolben übertragenen Kräfte senkrecht auf den Drehbolzen wirken.The pivot joint may include a pivot pin and a pin receptacle formed on the piston for receiving the pivot pin. The pivot bolt can extend in particular transversely to the direction of movement of the piston (main or longitudinal direction) through the bolt receptacle and a corresponding eye at the end of the connecting rod, so that the forces transmitted from the connecting rod to the piston act perpendicularly on the pivot bolt.

Die Bolzenaufnahme wiederum kann einstückig mit dem Kolben und den weiteren Kolbenflächen ausgebildet sein. Damit lässt sich der Herstellungsaufwand für die Bolzenaufnahme bzw. den Kolben reduzieren.The bolt receptacle, in turn, can be designed in one piece with the piston and the other piston surfaces. This allows the production costs for the bolt receptacle or the piston to be reduced.

Die Bolzenaufnahme kann mittig in dem Kolben ausgebildet sein und sich jeweils teilweise über die Vorderseite und die Rückseite des Kolbens erheben. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Kolbenhöhe, also der Abstand der beiden Federauflageflächen zueinander, sehr gering sein soll. Um andererseits die Bolzenaufnahme stabil genug ausgestalten zu können, kann sie sozusagen „dicker ausgeführt werden“, als der Kolben im Bereich der eigentlichen Kolbenflächen (Federauflageflächen) und insbesondere die zylindrische Umfangsfläche des Kolbens, die die Kontaktfläche des Kolbens mit dem Führungsrohr darstellt.The pin receiver may be formed centrally in the piston and partially rise above the front and rear of the piston, respectively. It should be noted that the piston height, i.e. the distance between the two spring contact surfaces, should be very small. On the other hand, in order to be able to design the bolt holder sufficiently stable, it can be “made thicker” than the piston in the area of the actual piston surfaces (spring bearing surfaces) and in particular the cylindrical peripheral surface of the piston, which represents the contact surface of the piston with the guide tube.

Die Bolzenaufnahme kann eine Bohrung aufweisen, die sich quer zu der Längsrichtung des Kolbens erstreckt. Damit ist es möglich, den Drehbolzen von der Seite quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens in die Bohrung einzustecken, um Pleuel und Kolben zu verbinden.The bolt receiver can have a bore that extends transversely to the longitudinal direction of the piston. This makes it possible to insert the pivot pin into the bore from the side, transverse to the direction of movement of the piston, in order to connect the connecting rod and the piston.

Der Kolben kann - wie oben bereits erläutert - symmetrisch aufgebaut sein.As already explained above, the piston can be constructed symmetrically.

Der Kolben kann zwei halbkreisförmige Flächenelemente aufweisen, an denen die Federauflageflächen ausgebildet sind, sowie zwei axial zueinander mit Abstand angeordnete Augenelemente, die jeweils einen Teil der Bolzenaufnahme bilden. Dabei können die beiden Flächenelemente in einer Ebene liegen, wobei die Augenelemente die beiden Flächenelemente miteinander verbinden. Alle Elemente zusammen, also die beiden Flächenelemente und die beiden Augenelemente können zusammen einstückig als ein Teil den Kolben ausbilden. Die Augenelemente verbinden die beiden Flächenelemente dabei brückenartig.The piston may have two semi-circular surface elements on which the spring bearing surfaces are formed, and two eye elements which are arranged at an axial distance from one another and which each form part of the bolt receiver. The two surface elements can lie in one plane, with the eye elements connecting the two surface elements to one another. All of the elements together, ie the two surface elements and the two eye elements, can form the piston together in one piece as one part. The eye elements connect the two surface elements like a bridge.

Bei einem Zusammenbau des Kolbens mit dem Pleuel durch Vervollständigen des Drehgelenks mit dem Drehbolzen kann das Auge des Pleuels, das Teil des Drehgelenks ist, zwischen den Augenelementen angeordnet sein.When assembling the piston to the connecting rod by completing the pivot with the pivot pin, the boss of the connecting rod, which is part of the pivot, can be located between the boss members.

Der Drehbolzen kann in der Bohrung axial durch die an der Vorderseite und der Rückseite des Kolbens anliegenden Federpakete gesichert, insbesondere formschlüssig gesichert werden. Auf diese Weise kann eine axiale Bolzensicherung realisiert werden, ohne dass ein weiteres Sicherungselement, wie z.B. ein Sprengring o.ä., nötig ist.The pivot bolt can be secured axially in the bore by the spring assemblies that are in contact with the front and the rear of the piston, in particular with a positive fit. In this way, an axial pin lock can be implemented without the need for an additional locking element, such as a snap ring or similar.

Insbesondere kann eine Schraubenfeder an der ihr zugeordneten Federauflagefläche des Kolbens anliegen und dabei die Bohrungsöffnung axial überdecken, in die der Drehbolzen eingesteckt ist. Dadurch wird der Drehbolzen formschlüssig in der Bohrung gehalten.In particular, a helical spring can bear against the associated spring bearing surface of the piston and thereby axially cover the bore opening into which the pivot pin is inserted. As a result, the pivot pin is positively held in the bore.

Die Federstampfvorrichtung eignet sich insbesondere für einen Stampfer zur Bodenverdichtung. Der Stampfer kann eine einen Antrieb aufweisende Obermasse und eine einen Stampffuß aufweisende Untermasse aufweisen, wobei die Obermasse und die Untermasse relativ zueinander beweglich sein können, und wobei eine von dem Antrieb erzeugbare Drehbewegung in eine oszillierende Hin- und Herbewegung des Stampffußes durch eine Federstampfvorrichtung nach der oben beschriebenen Art wandelbar sein kann.The spring tamper is particularly suitable for a tamper for soil compaction. The tamper can have an upper mass having a drive and a lower mass having a tamping foot, wherein the upper mass and the lower mass can be movable relative to one another, and wherein a rotational movement that can be generated by the drive can be converted into an oscillating back and forth movement of the tamping foot by a spring tamping device according to The type described above can be changeable.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Stampfer zur Bodenverdichtung mit einer erfindungsgemäßen Federstampfvorrichtung in schematischer Perspektivansicht mit einem Teilschnitt;
2 den Stampfer von 1 in geschnittener Vorderansicht;
3 eine Bewegungswandeleinrichtung mit Kurbeltrieb, Pleuel und Kolben in Perspektivansicht; und
4 den Kolben von 3 in vergrößerter Darstellung.

These and other advantages and features of the invention are explained in more detail below using examples with the aid of the accompanying figures. Show it:

1 a rammer for soil compaction with a spring ramming device according to the invention in a schematic perspective view with a partial section;
2 the rammer of 1 in sectional front view;
3 a motion conversion device with crank mechanism, connecting rod and piston in a perspective view; and
4 the piston of 3 in an enlarged view.

Die 1 und 2 zeigen ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Stampfer, bei dem eine erfindungsgemäße Federstampfvorrichtung zum Einsatz kommt.the 1 and 2 show an example of a tamper according to the invention, in which a spring tamping device according to the invention is used.

Der Stampfer weist eine Obermasse 1 und eine relativ zu der Obermasse 1 bewegliche Untermasse 2 auf. An der Obermasse 1 ist ein Führungsbügel als Führungshandgriff 3 für einen Bediener angebracht. Zur Verbindung und Schwingungsentkopplung zwischen der Obermasse 1 und dem Führungshandgriff 3 sind Schwingungsentkopplungselemente 4 in Form von Gummipuffern in an sich bekannter Weise angeordnet.The tamper has an upper mass 1 and a lower mass 2 that is movable relative to the upper mass 1 . A guide bar is attached to the upper mass 1 as a guide handle 3 for an operator. For the connection and vibration decoupling between the upper mass 1 and the guide handle 3, vibration decoupling elements 4 in the form of rubber buffers are arranged in a manner known per se.

Bestandteil der Obermasse 1 ist auch ein Antriebsmotor 5, der als Verbrennungs- oder Elektromotor ausgebildet sein kann.Part of the upper mass 1 is also a drive motor 5, which can be designed as an internal combustion engine or an electric motor.

Der Antriebsmotor 5 treibt über ein Getriebe 6, das z.B. ein Ritzel aufweisen kann, eine Kurbelscheibe 7 drehend an.The drive motor 5 drives a crank disk 7 in rotation via a gear 6, which can have a pinion, for example.

An der Kurbelscheibe 7 ist ein Pleuel 8 über einen Kurbelzapfen 9 angekoppelt, wodurch ein Kurbel-Drehgelenk gebildet wird.A connecting rod 8 is coupled to the crank disk 7 via a crank pin 9, as a result of which a crank pivot joint is formed.

Für die Wirkung des Stampfwerks bzw. der Federstampfvorrichtung ist dabei auch die Kurbelwirkung von Bedeutung, die durch die Exzentrizität des Kurbeltriebs (Kurbelradius), also durch den Abstand des Kurbelzapfens 9 von der Drehachse der Kurbelscheibe 7 bestimmt wird.The effect of the tamping mechanism or the spring tamping device is also influenced by the crank effect, which is determined by the eccentricity of the crank drive (crank radius), ie by the distance between the crank pin 9 and the axis of rotation of the crank disk 7 .

Der durch die Kurbelscheibe 7 und den Kurbelzapfen 9 gebildete Kurbeltrieb ist in einem Kurbelgehäuse 10 untergebracht. An dessen Unterseite erstreckt sich ein äußeres Führungsrohr 11.The crank drive formed by the crank disk 7 and the crank pin 9 is housed in a crankcase 10 . An outer guide tube 11 extends on its underside.

Die Untermasse 2 weist einen Stampffuß 12 mit einer Bodenkontaktplatte 13 und einem sich von der Bodenkontaktplatte 13 nach oben erstreckenden inneren Führungsrohr 14 auf. Das innere Führungsrohr 14 der Untermasse 2 kann in dem äußeren Führungsrohr 11 der Obermasse 1 axial hin und her bewegt werden.The lower mass 2 has a pad foot 12 with a ground contact plate 13 and an inner guide tube 14 that extends upwards from the ground contact plate 13 . The inner guide tube 14 of the lower mass 2 can be moved back and forth axially in the outer guide tube 11 of the upper mass 1 .

Das Kurbelgehäuse 10 ist mit dem Stampffuß 12 über einen Faltenbalg 15 verbunden, um die dort vorgesehenen Komponenten vor Schmutz, Staub und Feuchtigkeit zu schützen.The crankcase 10 is connected to the tamping foot 12 via bellows 15 in order to protect the components provided there from dirt, dust and moisture.

Der Aufbau eines derartigen Stampfers ist insoweit bekannt.The structure of such a tamper is known in this respect.

Im Inneren des inneren Führungsrohrs 14 ist ein Kolben 16 angeordnet, der über ein Drehgelenk 17 (Kolben-Drehgelenk) mit dem Pleuel 8 beweglich verbunden ist.A piston 16 is arranged inside the inner guide tube 14 and is movably connected to the connecting rod 8 via a rotary joint 17 (piston rotary joint).

Der Aufbau einer Bewegungswandeleinrichtung aus Kurbelscheibe 7, Pleuel 8 und Kolben 16 ist in 3 vergrößert dargestellt. Zudem zeigt 4 eine Ausschnittsvergrößerung mit dem Kolben 16.The structure of a movement conversion device from crank disk 7, connecting rod 8 and piston 16 is in 3 shown enlarged. In addition, shows 4 a detail enlargement with the piston 16.

Die Bewegungswandeleinrichtung dient dazu, die Drehbewegung des Antriebsmotors 5 in eine oszillierende Hin- und Herbewegung (Linearbewegung) zu wandeln.The motion conversion device serves to convert the rotary motion of the drive motor 5 into an oscillating reciprocating motion (linear motion).

Oberhalb und unterhalb von dem Kolben 16 ist jeweils ein Federpaket, nämlich ein oberes Federpaket 18 und ein unteres Federpaket 19 angeordnet. Die beiden Federpakete 18, 19 liegen somit mit einer Seite der jeweiligen Federn an dem Kolben 16 an. Mit der anderen, gegenüberliegenden Seite liegt jedes Federpaket 18, 19 an einem stirnseitigen Ende des inneren Führungsrohrs 14 an. Auf diese Weise kann die durch die Bewegung des Pleuels 8 erzwungene Bewegung des Kolbens 16 schwingend über die beiden Federpakete 18, 19 in an sich bekannter Weise auf den Stampffuß 12 übertragen werden.A spring assembly, namely an upper spring assembly 18 and a lower spring assembly 19 , is arranged above and below the piston 16 . The two sets of springs 18, 19 are thus in contact with the piston 16 with one side of the respective springs. With the other, opposite side, each spring assembly 18 , 19 rests against a front end of the inner guide tube 14 . In this way, the movement of the piston 16 forced by the movement of the connecting rod 8 can be transmitted to the pad foot 12 in a swinging manner via the two spring assemblies 18, 19 in a manner known per se.

Die Länge L des Pleuels 8 wird definiert durch den Abstand der beiden Drehgelenke bzw. Pleuelaugen, mit denen das Pleuel 8 mit dem Kurbelzapfen 9 der Kurbelscheibe 7 bzw. dem Kolben 16 verbunden ist, wie 2 zeigt.The length L of the connecting rod 8 is defined by the distance between the two rotary joints or connecting rod eyes with which the connecting rod 8 is connected to the crank pin 9 of the crank disk 7 and the piston 16, such as 2 shows.

4 zeigt den Kolben in vergrößerter Perspektivansicht. 4 shows the piston in an enlarged perspective view.

Demnach weist der Kolben 16 zwei etwa halbkreisförmige Flächenelemente 20 auf, die in einer Ebene liegen und durch zwei Augenelemente 21 brückenartig miteinander verbunden sind. Die beiden Augenelemente 21 weisen jeweils eine als Bolzenaufnahme dienende Bohrung 21a auf, in die ein Drehbolzen 22 als wesentlicher Bestandteil des Drehgelenks 17 eingeschoben ist.Accordingly, the piston 16 has two approximately semicircular surface elements 20 which lie in one plane and are connected to one another in the manner of a bridge by two eye elements 21 . The two eye elements 21 each have a bore 21a serving as a bolt receptacle, into which a pivot bolt 22 as an essential component of the rotary joint 17 is inserted.

In dem Zwischenraum zwischen den beiden Augenelementen 21 ist ein stirnseitiges Auge 23 am Ende des Pleuels 8 eingesetzt, dessen Bohrung ebenfalls von dem Drehbolzen 22 durchdrungen ist. Auf diese Weise kann der Kolben 16 relativ zu dem Pleuel 8 verschwenkt werden.In the space between the two eye elements 21, a front eye 23 is inserted at the end of the connecting rod 8, the bore of which is also penetrated by the pivot pin 22. In this way, the piston 16 can be pivoted relative to the connecting rod 8 .

Für den Drehbolzen 22 ist es nicht erforderlich, eine zusätzliche axiale Sicherung vorzusehen. Vielmehr ergibt sich die axiale Sicherung des Drehbolzens 22 dadurch, dass die beiden Federpakete 18, 19 jeweils oben und unten an den Flächenelementen 20 anliegen und dabei die stirnseitigen Öffnungen der Augenelemente 21, in denen der Drehbolzen 22 eingesteckt ist, überdecken. Der Drehbolzen 22 wird somit formschlüssig in den Bohrungen 21a der Augenelemente 21 gehalten.For the pivot pin 22, it is not necessary to provide additional axial security. Rather, the axial securing of the pivot bolt 22 results from the fact that the two spring assemblies 18, 19 rest against the surface elements 20 at the top and bottom and thereby cover the end openings of the eye elements 21, in which the pivot bolt 22 is inserted. The pivot bolt 22 is thus held in the bores 21a of the eye elements 21 in a form-fitting manner.

Die Flächenelemente 20 wiederum bilden eine im Betrieb nach unten gerichtete, als eine Vorderseite des Kolbens 17 dienende vordere Federauflagefläche 24 und eine im Betrieb nach oben gerichtete, als eine Rückseite des Kolbens 17 dienende hintere Federauflagefläche 25.The surface elements 20 in turn form a front spring bearing surface 24 pointing downwards in operation and serving as a front side of the piston 17, and a rear spring bearing surface 25 pointing upwards in operation and serving as a rear side of the piston 17.

Die Kolbenhöhe H wird definiert durch den Abstand der beiden virtuellen Ebenen, die sich durch die vordere Federauflagefläche 24 und die hintere Federauflagefläche 25 aufspannen.The piston height H is defined by the distance between the two virtual planes that span the front spring bearing surface 24 and the rear spring bearing surface 25 .

Der Kolbendurchmesser D ergibt sich durch den Umfang der Flächenelemente 20 und damit durch den Außendurchmesser des Kolbens 16, wie 4 zeigt.The piston diameter D results from the circumference of the surface elements 20 and thus from the outer diameter of the piston 16, such as 4 shows.

Der Kolben 16 weist dementsprechend eine nur sehr geringe Bauhöhe H im Vergleich zu seinem Durchmesser D auf und ist tellerartig ausgebildet.The piston 16 accordingly has only a very small overall height H in comparison to its diameter D and is designed like a plate.

Wie vor allem in 4 gut erkennbar ist, ist der Kolben 16 in Bezug auf mehrere Ebenen symmetrisch aufgebaut. Die Drehachse bzw. Mittelachse 26 des Drehbolzens 22 erstreckt sich in der Mitte des Abstands zwischen den beiden Federauflageflächen 24, 25.As especially in 4 is clearly visible, the piston 16 is constructed symmetrically with respect to several levels. The axis of rotation or central axis 26 of the pivot bolt 22 extends in the middle of the distance between the two spring bearing surfaces 24, 25.

Eine der Symmetrieebenen (erste Symmetrieebene) ist eine vertikale Ebene, die senkrecht zu den Federauflageflächen 24, 25 steht und in der die Mittelachse 26 des Drehbolzens 22 liegt.One of the planes of symmetry (first plane of symmetry) is a vertical plane which is perpendicular to the spring bearing surfaces 24, 25 and in which the central axis 26 of the pivot pin 22 lies.

Eine weitere Symmetrieebene (zweite Symmetrieebene) steht zu der ersten Symmetrieebene und zu der Mittelachse 26 senkrecht, derart, dass sie mittig zwischen den beiden Augenelementen 21 steht.Another plane of symmetry (second plane of symmetry) is perpendicular to the first plane of symmetry and to the center axis 26 in such a way that it is centered between the two eye elements 21 .

Wiederum eine weitere Symmetrieebene (dritte Symmetrieebene) erstreckt sich parallel zu den beiden Federauflageflächen 24, 25, wobei die Mittelachse 26 in dieser dritten Symmetrieebene liegt. In Bezug auf die Kolbenhöhe H liegt die dritte Symmetrieebene somit auf der Hälfte und weist zu den beiden Federauflageflächen 24, 25 jeweils den Abstand H/2 auf.Another plane of symmetry (third plane of symmetry) extends parallel to the two spring bearing surfaces 24, 25, with the central axis 26 lying in this third plane of symmetry. In relation to the piston height H, the third plane of symmetry is thus halfway and is at a distance H/2 from the two spring bearing surfaces 24, 25 in each case.

Der Kolben kann insbesondere einstückig, als aus einem Teil gefertigt werden. Dazu eignen sich als Fertigungsverfahren Gießen, Schmieden oder auch „Fräsen aus dem Vollen“. Ebenso ist es möglich, den Kolben aus mehreren Einzelteilen zu einem Gesamtteil zusammenzubauen.The piston can in particular be manufactured in one piece, as from one part. Casting, forging or “milling from solid” are suitable manufacturing processes for this. It is also possible to assemble the piston from several individual parts to form an overall part.

Claims

Spring ramming device for a rammer for soil compaction, with - A crank mechanism (7, 9); - A connecting rod (8) which can be moved by the crank mechanism (7, 9); and with - A piston (16) connected to the connecting rod (8) and linearly movable back and forth in a guide tube (14) and having a front side (24) and a rear side (25); in which - The front (24) and the rear (25) of the piston (16) are each in contact with a spring assembly (18, 19); and where - The connecting rod (8) and the piston (16) are connected to one another via a rotary joint (17).

spring tamping device claim 1 , wherein the piston (16) has a spring bearing surface (24, 25) on its front side and on its rear side, on which the piston (16) is in contact with the respective spring assembly (18, 19).

A spring tamping device as claimed in any preceding claim, wherein a pivot axis (26) of the pivot (17) is located in a region between the front and rear of the piston (16).

Spring tamping device according to one of the preceding claims, wherein the ratio between the piston diameter (D) and a piston height (H), which is determined by the distance between the spring bearing surfaces (24, 25) at the front and the back, is greater than 1, in particular is greater than 2, in particular greater than 5, in particular greater than 8, in particular greater than 10.

Spring tamping device according to any one of the preceding claims, wherein - The connecting rod (8) is coupled to the crank mechanism (7) via a crank rotary joint (9); - A connecting rod length (L) is determined by the distance between the axes of rotation (26) of the crank pivot (9) and the pivot (17) at the connection of the connecting rod (8) to the piston (16); and where - the connecting rod length (L) is at least 30 times, in particular at least 50 times, in particular at least 70 times the piston height (H).

Spring tamping device according to any one of the preceding claims, wherein - the front (24) and the rear (25) of the piston (16) have mutually parallel planes; and where - the piston (16) is constructed symmetrically with respect to a plane of symmetry extending centrally between the two parallel planes.

A spring tamping device according to any one of the preceding claims, wherein the pivot joint (17) has a pivot pin (22) and a pin receiver (21, 21a) formed on the piston (16) for receiving the pivot pin (22).

spring tamping device claim 7 , wherein the bolt receiver (21, 21a) is formed centrally in the piston (16) and partially rises above the front (24) and the rear (25) of the piston (16).

Spring tamping device according to one of Claims 7 or 8th , wherein the bolt receiver has a bore (21a) which extends transversely to the longitudinal direction of the piston (16).

A spring tamping device as claimed in any one of the preceding claims, wherein - the piston (16) comprises: + two semi-circular surface elements (20), an which the spring bearing surfaces (24, 25) are formed; and + two axially spaced eye members (21) each forming part of the bolt receiver; - The two surface elements (20) lie in one plane; and wherein - the eye elements (21) connect the two surface elements (20) to one another.

A spring tamper as claimed in any preceding claim, wherein the pivot pin (22) is axially secured in the bore (21a) by the spring packs (18,19) abutting the front and rear of the piston.

Rammer for soil compaction, with - An upper mass (1) having a drive (5); and with - A lower mass (2) having a pad foot (12); in which - The upper mass (1) and the lower mass (2) are movable relative to one another; and where - A rotary motion that can be generated by the drive (5) can be converted into an oscillating back and forth motion of the tamping foot (12) by a spring tamping device according to one of the preceding claims.